2018 Fiscal Year Annual Research Report
同調回転慣性質量トランスデューサーの開発とその検証実験
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17H04942
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
浅井 健彦 筑波大学, システム情報系, 助教 (90775793)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 制振装置 / エネルギーハーベスティング / 同調回転慣性質量機構 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者らが提案している構造物の振動エネルギーを電気エネルギーへと効率的に変換することで振動制御を実現する新たな制振装置である同調回転慣性質量トランスデューサーの地震動を受ける建築構造物における有効性を検証するため、数値解析シミュレーションと実験の両方から研究を行っている。
当該年度は前年度に試作した提案する装置のプロトタイプにアクチュエータを接続し、そのアクチュエータによりさまさざまな周波数をもった正弦波を入力した加振実験を行った。そして、実験により、提案する装置がある特定の周波数をもった外乱に対してエネルギー吸収効率を大きく向上させる事が可能なことを実証した。さらに、得られたデータから最小二乗法を用いたカーブフィッティング手法により、実験データを非常に 高い精度で再現出来る、摩擦力等によるエネルギー損失を考慮したより信頼性の高い数理モデルを導出した。
さらに、提案する装置の有効性を一自由度系の構造物モデルに用いた場合の有効性を検証するため、提案する装置部分のみを実際にアクチュエータにより加振し、構造物の部分をコンピューター上で数値解析シミュレーションを行うことで、非常に簡単に提案する装置が構造物に設置された場合の有効性を実証することが可能となるリアルタイムハイブリッドシミュレーション実験を行い、良好な結果を得た。そして、構築した数理モデルを用いたシミュレーション結果と比較することで、そのモデルの妥当性の検証も行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画どおり、試験体を試作し、それを用いて行ったHardware-In-the-Loop実験により、提案する機構によりエネルギー吸収効率を大きく向上させることが出来ることを確認出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
提案する制振装置である同調回転慣性質量トランスデューサーはバネ、モーター、回転慣性質量の3つの要素から構成されている。これまでは主にモーターに流れる電流を制御することで、制振性能、発電効率を最適化していたが、今後はこのモーターに流れる電流制限に加え、回転慣性質量を可変に出来る機構を構築し、この慣性質量値も制御することでさらなる制振性能と発電効率の向上を目指す。
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